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Mesure de pureté de l’Argon liquide du calorim ètre DØ

Pureté de l’Argon liquide. A. Besson, Y. Carcagno, G. Mondin, G. Sajot. Mesure de pureté de l’Argon liquide du calorim ètre DØ. Argon Test Cell (A.T.C.) Présentation de la cellule Cryogénie, électronique Source  Mesures Calibrations et erreurs Source  Résultats et conclusion. L’ATC.

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Mesure de pureté de l’Argon liquide du calorim ètre DØ

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Presentation Transcript

  1. Pureté de l’Argon liquide A. Besson, Y. Carcagno, G. Mondin, G. Sajot Mesure de pureté de l’Argon liquide du calorimètre DØ • Argon Test Cell (A.T.C.) • Présentation de la cellule • Cryogénie, électronique • Source  • Mesures • Calibrations et erreurs • Source  • Résultats et conclusion A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  2. L’ATC Importance de la mesure • Calorimètre DØ à échantillonnage • Partie active : Argon liquide (LAr) • Partie passive : Ur (EM) / acier (Had) • Gerbe électromagnétique  Ionisation de l’Argon liquide • Pureté de l’Argon liquide • Toute molécule électronégative ( ) absorbe les e- et donc diminue le signal. • Disposer d’une pureté < 0.5 ppm • Mesurer précisément la pollution. E=10kV/cm, d=2mm (ATLAS LARG-NO-53) A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  3. L’ATC Principes : 2 sources  et  • ALPHA 5.5 MeV, T = 10 ans • BETA 3.5 MeV, T = 1 an, 40kBq • Électrodéposition des sources sur une électrode de cuivre • Immersion dans l’Argon liquide (à ~ 85 K) • Ionisation, dérive des charges par un champ électrique E ajustable • distance (gap) entre les électrodes :d = 2.15 mm. • La charge collectée dépend de la pollution p et du champ E. A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  4. Histoire de l’A.T.C. • Système utilisé au Run I (1990-96) • LAr stocké depuis 5 ans dans un dewar (~ 80 000 litres) • Améliorations Run II • Nouvelle source Beta • Électronique (preAmplis, Pulsers, etc.) • Programme d’acquisition en LabWindows • Ajout d’un pollueur à pour la calibration • Revue complète du cryostat (détections de fuites, vérifications des vannes, etc.) • Calibration du système (2000) • Mesures de pureté • Juillet 2000 et octobre 2000. Calorimètre A. T. C. LAr DEWAR A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  5. L’ATC A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  6. L’ATC Échangeur LN2 Cables signaux sources Hautes Tensions A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  7. Source  Mesures avec la source Alpha • Particule hautement ionisante Énergie déposée sur ~ 20 m  courant constant • Balayage du champ électrique E (~20 valeurs) • Charge collectée = f (E,p) • ~ 40 000 evts / point • Signal renormalisé : Piedestal Signal Pulser A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  8. Source  Alpha : principe de la mesure • Charge collectée recombinaison avec (a,b,c = constantes) • Absorption avec longueur de radiation A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  9. Source  Alpha : exemple de mesure • Fit de Abs(E,p) en fonction de E. • Exemple • Noir : fit = 0.37 ppm • Bleu : fit - 0.1 ppm • Rouge : fit + 0.1ppm Absorption E (kV/cm) A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  10. Source  Estimation des erreurs • Principales sources d’erreur : • Statistique ~ 0.5 % • Haute Tension ~ 2 % • gap entre les électrodes : d = 2.15  0.05 mm • Fit ~ 2 - 5 % Total p/p ~ 5-7 % • Erreurs systématiques (électronique, non linéarité du gain des préamplis, etc.) Calibration nécessaire A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  11. Source  Calibration • Recette • Partir d’un échantillon d’Argon ultra pur < 0.1 ppm • Polluer d’une quantité connue d’ . Par exemple 0.5 ppm • Bien mélanger, laisser reposer une heure. • Mesurer A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  12. Source  Calibration (2) • Erreurs sur la pollution : • Quantité d’Argon : • 8-10 litres  5 % • Volume d’ : • 8.3 cm3  1.5 % • Pression d’ : • 1 bar  10 % • Erreur sur la pollution • attendue ~ 11 % Absorption Mesuré / Attendu E (kV/cm) A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  13. Source  Erreurs sur la mesure alpha Fit linéaire donne l’erreur finale Attendu (ppm) Mesuré (ppm) A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  14. Source  Source Beta • Installation : octobre 2000 • Particularités • Spectre complet. • Particule très peu ionisante  La trace traverse le gap • Utilisation d’un gap trigger  diminue le bruit • Pas d’expression théorique  fit empirique Avec  = 0.193 et a,b,c,pparamètres du fit. A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  15. Source  Beta : Calibration et erreurs Mesuré / Attendu Signal Calibration en cours E (kV/cm) A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  16. Beta OCTOBRE 2000 Source  et  Résultats des mesures. • Alpha • JUILLET 2000 • OCTOBRE 2000 Mesures compatibles et stables dans le temps. A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

  17. Pureté de l’Argon liquide Conclusion • Précision des mesures : 0.15 ppm • L’Argon liquide du Dewar pourra être utilisé au Run II. • Le calorimètre de DØ en cours de remplissage. • Prochaine série de mesures dans une semaine. A. Besson, F. Déliot, M. Ridel

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